DE19731874C1 - Verfahren zur thermischen Verwertung von kunststoffhaltigen Abfallstoffen, insbesondere aus der Altkraftfahrzeug-Verwertung - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur thermi­ schen Behandlung von kunststoffhaltigen Abfallstoffen, ins­ besondere aus der Altkraftfahrzeug-Verwertung, wobei die Abfallstoffe zunächst zerkleinert und nachfolgend einer thermischen Behandlung zugeführt werden.

Aus der DE-C-43 39 973 ist ein Verfahren zur Vergasung von Abfallstoffen bekannt. Dabei werden feste Abfallstoffe, ge­ nannt ist dort auch Kunststoff und Kohle, in gleicher Korn­ größe miteinander vermischt, und mittels O₂-haltigem Gas und Wasserdampf in einem HTW-Vergaser vergast. Weitere Abfall­ aufbereitungsverfahren sind beispielsweise aus der DE-195 20 085-C1, der DE-44 02 025-A1 oder der US-4 270 470 bekannt.

Ein Problem von kunststoffhaltigen Abfallstoffen besteht darin, daß Kunststoffe stark aufgebauscht und in unter­ schiedlichen Formen vorliegen, wie Schaumstoffe, Textilien­ gewebe, Folien od. dgl., was zu sehr niedriger Schüttdichte des Materiales führt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß Kunststoffe häufig vergleichsweise hohe Mengen an Feuchtigkeit aufweisen und mit Materialien durchsetzt sein können, die zu der Möglichkeit einer thermischen Verwertung nichts oder wenig beitragen, wie Drähte, Metallspäne, Glas­ splitter, mineralische Stoffe od. dgl.

Damit erschwert sich die mechanische Handhabung derartiger Materialien, die aus Werkstoffsammelsystemen oder der Ver­ wertung von Kraftfahrzeugen, Haushaltsgeräten od. dgl. stammen. Die Separierung von Metallen ist wegen des mecha­ nischen Verbundes mit den Kunststoffen nicht oder häufig nur sehr schwer möglich. Die Zerkleinerung derartiger Stof­ fe kann daher dicht mit schneidenden Verfahren durchgeführt werden, da Schneidwerkzeuge durch niedrig schmelzende Kunststoff-Fraktionen rasch verkleben bzw. durch Metalle oder Mineralien in den Ausgangsstoffen zerstört werden kön­ nen. Solche Störfälle können zum Stillstand entsprechender Zerkleinerungsanlagen führen. Brechende Zerkleinerungsver­ fahren entfallen wegen der elastischen Eigenschaften der Kunststoffe. Somit ist eine thermische Verwertung derarti­ ger Abfallstoffe in sämtlichen Verfahren erheblich er­ schwert, die eine vorherige Zerkleinerung der Abfallstoffe zu stückigem, feinkörnigem oder staubkörnigem Material er­ fordern.

Ein weiterer Nachteil bekannter Verfahren liegt darin, daß es bei der thermischen Verwertung derartiger Abfallstoffe beispielsweise in Festbettprozessen zu lokalen Temperatur­ spitzen wegen der Inhomogenität des Materiales kommen kann, während grobstückige Bestandteile solcher Abfallstoffe in Festbettprozessen häufig nur unvollständig verwertbar sind, feinkörniges oder staubförmiges Material läßt sich eben­ falls dort nicht verwerten, da es durch die Roste einer Festbettanlage fällt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung zur thermischen Behandlung von kunststoffhaltigen Abfallstof­ fen, die mit Materialien, wie Drähte, Metallspäne, Glas­ splitter, mineralische Stoffe od. dgl., durchsetzt sein können.

Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird die­ se Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Alt­ kraftfahrzeuge od. dgl. verpreßt und nachfolgend geschred­ dert und die Leichtfraktion in einer weiteren Stufe erneut verpreßt und dann zerkleinert, homogenisiert und im Wasser­ gehalt reduziert und in einer nachfolgenden Stufe thermisch verwertet wird, vorzugsweise in einem Wirbelschichtprozeß.

Bei der Altkraftfahrzeug-Verwertung ist es bekannt, zu­ nächst aus den Fahrzeugen Motor- und Getriebeöl zu entsor­ gen, die Batterien auszubauen und soweit wie möglich die Räder und Reifen zu entfernen, ggf. werden auch Teile der leicht zu demontierenden Kunststoffteile und Scheiben ent­ nommen. Soweit wie möglich werden die von Fremdstoffen be­ freiten Metallteile verpreßt und z. B. in Hochöfen weiter­ verarbeitet, wobei man dort Kunststoffe wegen der bei der Verbrennung entstehenden Schadstoffe nicht einsetzen kann bzw. einsetzen will.

Hier setzt die Erfindung an, bei der es nicht mehr notwen­ dig ist, Kunststoffe aus den Erst-Preßlingen zu entfernen. Nach wie vor werden die Schmier- und Brennstoffe sowie die Batterie mit ihrer Säure und ihrem Bleigehalt entfernt. Der Preßling aus dem Gemisch aus Metall und Kunststoff wird dann geschreddert, wobei allein durch das Schreddern eine Separierung in eine Leicht- und eine Schwerfraktion vor­ genommen wird. Die Schwerfraktion besteht im wesentlichen aus Metallschrott, die Leichtfraktion aus einem Stoffge­ misch, insbesondere aus Kunststoff, Kupferdrähten u. dgl. In dieser Leichtfraktion befinden sich auch Teile der Auto­ elektronik, der Sitze, der Radkästen, von Gummi, Glas und Dichtungen. Ein ähnliches Stoffgemisch ergibt sich z. B. bei der Entsorgung von Waschmaschinen, Kühlschränken, Elektro­ herden, Computern od. dgl.

Durch die nachfolgende Behandlungsstufe, nämlich das erneu­ te Verpressen zu Preßlingen unter hohem Druck, ergibt sich eine Versprödung der Kunststoffteile, so daß sich diese bei nachfolgender erneuter Zerkleinerung in äußerst einfacher Weise von den Metallteilen trennen lassen.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn die groben Bestandteile der kunststoffhaltigen Abfallstoffe zunächst in einer Kompak­ tierungsstufe unter hohem Druck, z. B. von 500 bis 600 bar, zu Preßlingen verpreßt und diese Presslinge anschließend für den thermischen Prozeß weiter konditioniert werden, wie dies die Erfindung in Ausgestaltung vorsieht.

Die thermische Verwertung in einem Wirbelschichtprozeß hat den Vorteil, daß grobstückige Bestandteile durch das Wir­ belbettmaterial zerkleinert werden und damit weitestgehend thermisch verwertbar sind. Gleichzeitig eignen sich der­ artige Prozesse aber auch zur thermischen Verwertung von feinkörnigem bzw. staubkörnigem Material, wobei durch die guten Wärme- und Stofftransporteigenschaften von Wirbel­ schichten Temperaturspitzen innerhalb des Prozesses sicher vermieden werden können. Die thermische Verwertung als staubkörniges Material erlaubt ein vorteilhaftes Erschmel­ zen der im Material enthaltenen Inertstoffe innerhalb die­ ses thermischen Prozesses, erfordert jedoch eine weiterge­ hende Aufbereitung des Materials. Aufgrund der erfindungs­ gemäßen Aufbereitung der eingesetzten Abfallstoffe ist die­ se Aufmahlung zu staubkörnigem Material unter Vermeidung der zuvor erwähnten Nachteile hier sehr wohl möglich.

Das Material läßt sich innerhalb der erfindungsgemäßen Auf­ bereitung jedoch auch so homogenisieren und konditionieren, daß es unter Vermeidung der zuvor erwähnten Nachteile in einem Festbettprozeß thermisch verwertet werden kann. Daher sollen sowohl thermische Prozesse, die eine Aufbereitung zu einem staubkörnigen Material erfordern, als auch Festbett­ prozesse, Wanderbettprozesse od. dgl. innerhalb dieser Er­ findung nicht grundsätzlich ausgeschlossen werden. Dabei kann aufgrund der erfindungsgemäßen Aufbereitung der einge­ setzten Abfallstoffe der thermische Prozeß sowohl unter Un­ terdruck, Atmosphärendruck oder Überdruck betrieben werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wonach es zweckmäßig sein kann, in einer ersten Separierstufe der Vorbehandlungsstufe ein Feinkorn- bzw. eine Feinfraktion aus dem kunststoffhaltigen Abfall­ stoff auszuscheiden, um diese z. B. unmittelbar der ther­ mischen Verwertung zuzuführen und die groberen Bestandteile z. B. zu verpressen und dann zu zerkleinern.

Die Preßlinge können in Extrudern, Brikettiermaschinen, Schneckenpressen, Pelletierpressen od. dgl. hergestellt werden und zweckmäßigerweise in Zerkleinerungsanlagen, wie Hammermühlen od. dgl., zerkleinert werden. Die Trennung von Metallen nach dem Zerkleinerungsschritt kann aufgrund ihres spezifischen Gewichtes beispielsweise durch Windsichten aber auch durch magnetische oder wirbelstrommagnetische Separierverfahren erfolgen u. dgl. mehr.

Das aufbereitete Material kann zur Erzeugung von Wärme in Form von Dampf eingesetzt werden oder beispielsweise unter reduzierten Bedingungen in wasserstoff- und kohlenmonoxid­ haltiges Gas umgesetzt werden, wobei dann dieses Gas als Brenngas zur Wärmeerzeugung und/oder Krafterzeugung und/oder als Rohgas für chemische Synthesen einsetzbar ist.

Auch kann das Material thermo-chemisch verwertet werden, wie beispielsweise im Rahmen von Pyrolysen, Depolimerisa­ tionen, Cracken, Hydrierungen oder Redox-Reaktionen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur ein Systemfließbild in stark vereinfachter Form.

Im dargestellten Beispiel wird der zu behandelnde kunst­ stoffhaltige Abfallstoff bei 1 einem Trommelsieb 2 zuge­ führt, indem Feinkorn über die Leitung 3, Grobkorn über die Leitung 4 und Überkorn über die Leitung 5 abgezogen wird.

Das Grobkorn über die Leitung 4 wird einem Extruder 6 zu­ geführt und dort, z. B. mit einem Druck von 500 bar, briket­ tiert und die brikettierten Teile mit dem Überkorn über die Leitung 7, z. B. einer Hammermühle 8, zur Zerkleinerung auf­ gegeben.

Das in der Hammermühle zerkleinerte Material wird über die Leitung 9 einer Metallabscheidung 10 zugeführt und kann, wie dargestellt, nochmals über ein Trommelsieb 2a fraktio­ niert werden, wobei das Feinkorn über die Leitung 11 mit dem Feinkorn aus dem Trommelsieb 2 zusammengefaßt und ge­ meinsam einem Wirbelschichtprozeß zugeführt wird. Der ther­ mische Prozeß ist lediglich mit 13 angedeutet, dem weitere Aufbereitungsstufen 12 vorgeschaltet sein und Verwertungs­ stufen 14 folgen können.

Erkennbar kann noch Korn aus dem Trommelsieb 2a, wenn es nicht die gewünschte Größe aufweist, über eine Leitung 14 vor den Extruder 6 zurückgeführt und damit einer erneuten Brikettierung unterworfen werden.

Lediglich als Beispiel sei angegeben, daß hier Feinkorn eine Partikelgröße von < 10 mm, Grobkorn eine Partikelgröße von 10 bis 100 mm und Überkorn eine Partikelgröße von über 100 mm aufweisen kann, natürlich sind auch andere Partikel­ größeneinteilungen möglich.

Claims (11)

1. Verfahren zur thermischen Behandlung von kunststoffhaltigen Abfallstoffen aus der Verwertung von Altkraftfahrzeugen, wobei die Abfallstoffe zunächst zerkleinert und nachfolgend einer thermischen Behandlung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Altkraftfahrzeuge verpreßt und nachfolgend ge­ schreddert und die Leichtfraktion in einer weiteren Stufe erneut verpreßt und dann zerkleinert, homogenisiert und im Wassergehalt reduziert und in einer nachfolgenden Stufe thermisch verwertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die groberen Bestandteile der kunststoffhaltigen Ab­ fallstoffe zunächst in einer Kompaktierungsstufe und hohem Druck zu Preßlingen verpreßt und diese Preßlinge an­ schließend zerkleinert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Separierstufe ein Feinkorn bzw. eine Feinfrak­ tion aus dem kunststoffhaltigen Abfallstoff ausgeschieden wird und die groberen Bestandteile einer weiteren Behand­ lung zugeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßlinge in Extrudern, Brikettiermaschinen, Schneckenpressen oder Pelletierpressen hergestellt werden, wobei die für diesen Vorgang erforderliche Erwärmung des Materiales beispielsweise durch Reibung innerhalb der Ma­ schine, aber auch durch Wärmezufuhr von außen erfolgt, wo­ bei diese Erwärmung gleichzeitig zur Trocknung des Materia­ les einsetzbar ist.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßlinge in brechenden Zerkleinerungsanlagen, wie beispielsweise Hammermühlen, zerkleinert werden.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zerkleinerungsschritt aus der Fraktion Metalle ausgeschieden werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung der Metalle aufgrund ihres spezifischen Gewichtes beispielsweise durch Windsichten, durch magneti­ sche und wirbelstrommagnetische Separierverfahren oder ei­ ner Kombination dieser Verfahren erfolgt für eine Entsor­ gung oder weitere rohstoffliche Verwertung.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Metallabscheidung eine Fraktionierung vorge­ nommen und einzelne Fraktionen aus dem Prozeß ausgeschleust und vor die Zerkleinerungsstufe oder die Kompaktierstufe zurückgeführt werden.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aufbereiteten Abfallstoffe zur Erzeugung von Wärme in Form von Dampf oder Heißwasser eingesetzt wird.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aufbereiteten Abfallstoffe unter reduzierten Bedin­ gungen beispielsweise in einer Wirbelschichtvergasung in wasserstoff- und kohlenmonoxidhaltiges Gas umgesetzt wird, wobei dieses Gas als Brenngas zur Wärmeerzeugung und/oder Krafterzeugung und/oder als Rohgas für chemische Synthesen eingesetzt wird.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aufbereiteten Abfallstoffe thermo-chemisch verwer­ tet werden, beispielsweise im Rahmen von Pyrolysen, Depoli­ merisationen, Cracken, Hydrierungen oder Redox-Reaktionen.